第3章 數(shù)控加工工藝設(shè)計基礎(chǔ)

1、3.1 概 述 數(shù)控加工與普通機床加工在方法與內(nèi)容上有相似之處，最大區(qū)別在控制方式上。 以切削加工為例： 通用機床加工零件，某道工序，其工步、機床運動先后次序、位移量、行走路線、切削參數(shù)的選擇等，由操作者自行考慮。手工完成。 數(shù)控加工時，將加工過程中所需的多種操作及刀具的切削用量、走刀方向、切削速度都用數(shù)字化的代碼表示，編成程序。并把這些代碼輸入數(shù)控裝置，通過計算機對輸入的信息進行處理與運算，發(fā)出各種指令來控制機床的運動。加工出零件。 意味著不需要操作者干預(yù)，但是要隨意味著不需要操作者干預(yù)，但是要隨時看著注意安全時看著注意安全 數(shù)控加工工序與普通工序的銜接（重點的）數(shù)控加工工序與普通工序的銜接

2、（重點的） 數(shù)控加工的工藝路線設(shè)計僅是幾道數(shù)控加工工藝過程，數(shù)控加工的工藝路線設(shè)計僅是幾道數(shù)控加工工藝過程，而不是毛坯到成品的整個工藝過程。數(shù)控加工工序穿插與整而不是毛坯到成品的整個工藝過程。數(shù)控加工工序穿插與整個工藝過程的中間，則工藝路線設(shè)計應(yīng)與整個工藝過程協(xié)調(diào)。個工藝過程的中間，則工藝路線設(shè)計應(yīng)與整個工藝過程協(xié)調(diào)。 建立相互狀態(tài)要求，如：留多少加工余量；定位面與定建立相互狀態(tài)要求，如：留多少加工余量；定位面與定位孔的精度要求及形位公差；對毛坯的熱處理狀態(tài)要求；目位孔的精度要求及形位公差；對毛坯的熱處理狀態(tài)要求；目的是達到相互能滿足加工需要，且質(zhì)量目標(biāo)及技術(shù)要求明確，的是達到相互能滿足加工需

3、要，且質(zhì)量目標(biāo)及技術(shù)要求明確，交接驗收有依據(jù)。交接驗收有依據(jù)。 數(shù)控工藝路線設(shè)計是下一步工序設(shè)計的基礎(chǔ)，設(shè)計質(zhì)量直數(shù)控工藝路線設(shè)計是下一步工序設(shè)計的基礎(chǔ)，設(shè)計質(zhì)量直接影響零件的加工質(zhì)量與生產(chǎn)效率。接影響零件的加工質(zhì)量與生產(chǎn)效率。3.1.2 數(shù)控加工的工藝特點（1）工藝內(nèi)容十分具體 由操作工人靈活掌握并通過適時調(diào)整來處理的許多具體工藝問題和細節(jié)，在數(shù)控加工時就轉(zhuǎn)變?yōu)榫幊倘藛T必須事先設(shè)計和安排的內(nèi)容。 (2)工藝的設(shè)計非常嚴(yán)密 自動化程度較高，但自適應(yīng)性差，每一環(huán)節(jié)都要考慮（3）注重加工的適應(yīng)性 選擇加工方法和加工對象要注意。要適合機床的加工特點3.1.3 數(shù)控工藝設(shè)計內(nèi)容 一、數(shù)控加工工藝設(shè)計的

4、主要內(nèi)容 工藝設(shè)計是對工件進行數(shù)控加工的前期工藝工作，工藝方案確定以后，編程才有依據(jù)1）根據(jù)適應(yīng)性，選擇零件數(shù)控加工內(nèi)容2）對零件進行數(shù)控工藝性分析3）擬定加工工藝路線4）設(shè)計數(shù)控加工工序5）數(shù)學(xué)處理5）編寫數(shù)控加工專用技術(shù)文件3.2.1 數(shù)控加工的工藝適應(yīng)性1、最適應(yīng)性1）形狀復(fù)雜，加工精度高，通用加工設(shè)備無法達到質(zhì)量要求的零件2）用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)雜曲線或曲面輪廓零件3）難測量、難控制進給、難控制尺寸的不開敞內(nèi)腔的殼體或合型零件；重點考慮的是能否加工出來2、較適應(yīng)類1）通用機床上加工時易受人為因素干擾，造成大經(jīng)濟損失。2）在通用機床上加工必須制造復(fù)雜的專用工裝零件。3）需要多次更該設(shè)計后才

5、能定型的零件4）在通用機床上加工需要作長時間調(diào)整的零件5）通用機床加工，生產(chǎn)率低或勞動強度大的零件主要考慮生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益3、不適應(yīng)類1）生產(chǎn)批量大的零件（個別工序可以用：辯證的看）2）裝夾困難或完全靠找正定位來保證加工精度的零件3）加工余量不穩(wěn)定，且數(shù)控機床無在線檢測系統(tǒng)可自動調(diào)整零件坐標(biāo)位置的4）必須用特定的工藝裝備協(xié)調(diào)加工的零件1.1.數(shù)控加工內(nèi)容的選擇數(shù)控加工內(nèi)容的選擇 1）.適于數(shù)控加工的內(nèi)容：適于數(shù)控加工的內(nèi)容：（1 1）通用機床無法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選）通用機床無法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容；擇內(nèi)容； （2 2）通用機床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)）通用機床難加工，質(zhì)量也難以

6、保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點選擇內(nèi)容；容應(yīng)作為重點選擇內(nèi)容； （3 3）通用機床加工效率低、工人手工操作勞）通用機床加工效率低、工人手工操作勞動強度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機床尚存在富裕動強度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機床尚存在富裕加工能力時選擇。加工能力時選擇。2）.不適于數(shù)控加工的內(nèi)容：不適于數(shù)控加工的內(nèi)容： （1 1）占機調(diào)整時間長。如以毛坯的粗基準(zhǔn)定位加工）占機調(diào)整時間長。如以毛坯的粗基準(zhǔn)定位加工第一個精基準(zhǔn)，需用專用工裝協(xié)調(diào)的內(nèi)容；第一個精基準(zhǔn)，需用專用工裝協(xié)調(diào)的內(nèi)容；（2 2）加工部位分散，需要多次安裝、設(shè)置原點。這）加工部位分散，需要多次安裝、設(shè)置原點。這時，采用數(shù)控加工很麻煩，效果不明顯，可安排通時

7、，采用數(shù)控加工很麻煩，效果不明顯，可安排通用機床補加工；用機床補加工；（3 3）按某些特定的制造依據(jù)（如樣板等）加工的型）按某些特定的制造依據(jù)（如樣板等）加工的型面輪廓。主要原因是獲取數(shù)據(jù)困難，易于與檢驗依面輪廓。主要原因是獲取數(shù)據(jù)困難，易于與檢驗依據(jù)發(fā)生矛盾，增加了程序編制的難度。據(jù)發(fā)生矛盾，增加了程序編制的難度。 此外，在選擇和決定加工內(nèi)容時，也要考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、工序間周轉(zhuǎn)情況等等?？傊?，要盡量做到合理，達到多、快、好、省的目的。要防止把數(shù)控機床降格為通用機床使用。3.2.2 數(shù)控加工工藝性分析 從可能性和方便性分析1、零件圖樣上尺寸數(shù)據(jù)的給出應(yīng)符合編程方便的原則（1）零件圖上尺寸

8、標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控加工的特點 同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。便于編程，便于尺寸之間的相互協(xié)調(diào)。（2）構(gòu)成零件輪廓的幾何元素的條件應(yīng)充分 手工編程，要計算每個節(jié)點坐標(biāo);在自動編程時，要對構(gòu)成零件輪廓的所有幾何元素進行定義 。 2 2、零件各加工部位的、零件各加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)符合數(shù)控加工的特點應(yīng)符合數(shù)控加工的特點 1 1）零件的內(nèi)腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型）零件的內(nèi)腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型, ,減減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)少刀具規(guī)格和換刀次數(shù) 2 2）內(nèi)槽圓角的大小決定刀具直徑的大小，因而內(nèi)）內(nèi)槽圓角的大小決定刀具直徑的大小，因而內(nèi)槽圓角半徑不應(yīng)太小。槽圓角半徑不應(yīng)太小

9、。 3 3）零件銑削底平面時，槽底圓角半徑不應(yīng)過大。）零件銑削底平面時，槽底圓角半徑不應(yīng)過大。 4 4）應(yīng)采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位）應(yīng)采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位 保證兩次裝夾加工其相保證兩次裝夾加工其相對位置的準(zhǔn)確性。對位置的準(zhǔn)確性。 零件上最好有合適的孔作為定位孔作為定位基準(zhǔn)孔零件上最好有合適的孔作為定位孔作為定位基準(zhǔn)孔例例1 1 工件的內(nèi)腔與外形應(yīng)盡量采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸工件的內(nèi)腔與外形應(yīng)盡量采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸u統(tǒng)一的幾何類型和尺寸統(tǒng)一的幾何類型和尺寸4 45 53 34 44 44 4例例2 2 工件內(nèi)槽及緣板間的過渡圓角半徑不應(yīng)過小工件內(nèi)槽及緣板間的過渡圓角半徑不應(yīng)過小例例3 3 工件槽底

10、圓角半徑不宜過大工件槽底圓角半徑不宜過大 3.3.有時尚要考慮到毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性有時尚要考慮到毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性 因為在數(shù)控機床上加工零件時，加工過程是自動的，毛坯加工余量的大小、如何裝夾等問題在選擇毛坯時就要仔細考慮好，否則，一旦毛坯不適合數(shù)控加工，加工將很難進行下去。 （1）毛坯加工余量應(yīng)充足和盡量均勻 （2）分析毛坯的裝夾適應(yīng)性 （加工藝凸臺？） 零件的數(shù)控銑削結(jié)構(gòu)工藝性圖例 1 1、定位裝夾的基本原則、定位裝夾的基本原則1 1）、力求設(shè)計、工藝與編程計算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。）、力求設(shè)計、工藝與編程計算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。2 2）、盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位）、盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝

11、夾后，加工出全部待加工表面。裝夾后，加工出全部待加工表面。3 3）、避免采用占機人工調(diào)整式加工方案，以）、避免采用占機人工調(diào)整式加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能。充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能。 4 4）、夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的）、夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的部位。部位。2 2、選擇夾具的基本原則、選擇夾具的基本原則1 1）、當(dāng)零件加工批量不大時，應(yīng)盡量采用）、當(dāng)零件加工批量不大時，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)式夾具及其它通用夾具，以組合夾具、可調(diào)式夾具及其它通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，節(jié)省生產(chǎn)費用?？s短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，節(jié)省生產(chǎn)費用。2 2 ）、零件的裝卸要快速、方便、可靠，以）、零件

12、的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機床的停頓時間?？s短機床的停頓時間。3 3）、夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機床對零件）、夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機床對零件各表面的加工。即夾具要開敞，其定位夾緊各表面的加工。即夾具要開敞，其定位夾緊機構(gòu)元件不能影響加工中的走刀機構(gòu)元件不能影響加工中的走刀 1 1、按零件裝夾定位方式與加工部位劃分、按零件裝夾定位方式與加工部位劃分一般加工外形時，以內(nèi)形定位；加工內(nèi)形時則以外一般加工外形時，以內(nèi)形定位；加工內(nèi)形時則以外形定位。因而可根據(jù)定位方式的不同來劃分工序。形定位。因而可根據(jù)定位方式的不同來劃分工序。2 2、按粗、精加工方式劃分、按粗、精加工方式劃分即先粗加工再精加工，

13、粗精加工之間，最好隔一段即先粗加工再精加工，粗精加工之間，最好隔一段時間，以使粗加工后零件的變形能得到充分恢復(fù)，時間，以使粗加工后零件的變形能得到充分恢復(fù)，再進行精加工，以提高零件的加工精度。再進行精加工，以提高零件的加工精度。 3 3、按所用刀具劃分工序、按所用刀具劃分工序即在一次裝夾中，盡可能用同一把刀具加工完成所即在一次裝夾中，盡可能用同一把刀具加工完成所有可能加工到的部位，然后再換另一把刀具有可能加工到的部位，然后再換另一把刀具加工其加工其它部位。它部位。一個（或一組）工人，在一個工作地對同一個（或同時對幾個）工件連續(xù)完成的那一部分加工過程。1 1按零件裝夾定位方式與加工部位按零件裝夾

14、定位方式與加工部位劃分劃分由于每個零件結(jié)構(gòu)形狀不同，各由于每個零件結(jié)構(gòu)形狀不同，各表面的技術(shù)要求也有所不同，故表面的技術(shù)要求也有所不同，故加工時其定位方式各有差異，一加工時其定位方式各有差異，一般加工外形時，以內(nèi)形定位；加般加工外形時，以內(nèi)形定位；加工內(nèi)形時則以外形定位。因而可工內(nèi)形時則以外形定位。因而可根據(jù)定位方式的不同來劃分工序。根據(jù)定位方式的不同來劃分工序。如圖所示的片狀凸輪，按定位方如圖所示的片狀凸輪，按定位方式可分為兩道工序，第一道工序式可分為兩道工序，第一道工序可在普通機床上進行，以外圓表可在普通機床上進行，以外圓表面和面和B B平面定位，加工端面平面定位，加工端面A A和和 22

15、H722H7的內(nèi)孔，然后再加工端面的內(nèi)孔，然后再加工端面B B和和 4H74H7的工藝孔；第二道工序以的工藝孔；第二道工序以已加工過的兩個孔和一個端面定已加工過的兩個孔和一個端面定位，在數(shù)控銑上銑削凸輪外表面位，在數(shù)控銑上銑削凸輪外表面曲線。曲線。 ABR3822H74H72-R11R22256030 1 1、按零件裝夾定位方式與加工部位劃分、按零件裝夾定位方式與加工部位劃分一般加工外形時，以內(nèi)形定位；加工內(nèi)形時則以外一般加工外形時，以內(nèi)形定位；加工內(nèi)形時則以外形定位。因而可根據(jù)定位方式的不同來劃分工序。形定位。因而可根據(jù)定位方式的不同來劃分工序。2 2、按粗、精加工方式劃分、按粗、精加工方式

16、劃分即先粗加工再精加工，粗精加工之間，最好隔一段即先粗加工再精加工，粗精加工之間，最好隔一段時間，以使粗加工后零件的變形能得到充分恢復(fù)，時間，以使粗加工后零件的變形能得到充分恢復(fù)，再進行精加工，以提高零件的加工精度。再進行精加工，以提高零件的加工精度。 3 3、按所用刀具劃分工序、按所用刀具劃分工序即在一次裝夾中，盡可能用同一把刀具加工完成所即在一次裝夾中，盡可能用同一把刀具加工完成所有可能加工到的部位，然后再換另一把刀具有可能加工到的部位，然后再換另一把刀具加工其加工其它部位。它部位。先銑平面后，經(jīng)一段時間釋放殘余變形，然先銑平面后，經(jīng)一段時間釋放殘余變形，然后再加工孔，可保證加工出高精度的

17、孔。所后再加工孔，可保證加工出高精度的孔。所以，應(yīng)先加工平面，定位面，再加工孔；以，應(yīng)先加工平面，定位面，再加工孔；先加工形狀簡單的幾何形狀，再加工復(fù)雜的先加工形狀簡單的幾何形狀，再加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工低精度部位，再加工高精幾何形狀；先加工低精度部位，再加工高精度部位。度部位。一般地，為提高機床壽命，保證精度、降低一般地，為提高機床壽命，保證精度、降低成本，通常把粗加工特別是零件的基準(zhǔn)面、成本，通常把粗加工特別是零件的基準(zhǔn)面、定位面在普通機床上加工。定位面在普通機床上加工。 2 2按粗、精加工方式劃分按粗、精加工方式劃分根據(jù)零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時，根據(jù)零件的加工精度

18、、剛度和變形等因素來劃分工序時，可按粗、精加工分開的原則來劃分工序可按粗、精加工分開的原則來劃分工序. .此時可用不同的機此時可用不同的機床或不同的刀具順次同步進行加工。床或不同的刀具順次同步進行加工。通常在一次安裝中，不允許將零件某一部分表面粗、精加通常在一次安裝中，不允許將零件某一部分表面粗、精加工完畢后，再加工零件的其它表面，否則可能會在對新的工完畢后，再加工零件的其它表面，否則可能會在對新的表面進行大切削量加工過程中，因切削力太大而引起已精表面進行大切削量加工過程中，因切削力太大而引起已精加工完成的表面變形加工完成的表面變形 。粗精加工之間，最好隔一段時間，以使粗加工后零件的變粗精加工

19、之間，最好隔一段時間，以使粗加工后零件的變形能得到充分恢復(fù)，再進行精加工，以提高零件的加工精形能得到充分恢復(fù)，再進行精加工，以提高零件的加工精度。度。 3 3按所用刀具劃分工序按所用刀具劃分工序為了減少換刀次數(shù)，壓縮空程時間，減少不必要為了減少換刀次數(shù)，壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差，可的定位誤差，可按刀具集中工序的方法加工零件按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次裝夾中，盡可能用同一把刀具加工完成即在一次裝夾中，盡可能用同一把刀具加工完成所有可能加工到的部位，然后再換另一把刀具加所有可能加工到的部位，然后再換另一把刀具加工其它部位。在專用數(shù)控機床和加工中心上常采工其它部位。在專用數(shù)控機床

20、和加工中心上常采用此法。用此法。 2 2、工步的劃分、工步的劃分 主要從加工精度和效率兩方面考慮。一個工序內(nèi)往往采用主要從加工精度和效率兩方面考慮。一個工序內(nèi)往往采用不同的刀具和切削用量，對不同的表面進行加工。工序又細分不同的刀具和切削用量，對不同的表面進行加工。工序又細分為工步。以加工中心為例說明工步劃分原則為工步。以加工中心為例說明工步劃分原則 1 1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分開進行。全部加工表面按先粗后精加工分開進行。 2 2）對于又銑又鏜的零件，可先銑面后鏜孔。）對于又銑又鏜的零件，可先銑

21、面后鏜孔。 此法可提高孔的加工精度。銑削時切削力較大，工件易發(fā)此法可提高孔的加工精度。銑削時切削力較大，工件易發(fā)生變形。生變形。 3 3）按刀具劃分工步。某些機床工作臺回轉(zhuǎn)時間比換刀時）按刀具劃分工步。某些機床工作臺回轉(zhuǎn)時間比換刀時間短，以刀具劃分工步，減少換刀次數(shù)，提高效率。間短，以刀具劃分工步，減少換刀次數(shù)，提高效率。 1、確定走刀路線和安排工步順序、確定走刀路線和安排工步順序 走刀路線是刀具在整個加工工序中的運動軌跡，包括工步內(nèi)走刀路線是刀具在整個加工工序中的運動軌跡，包括工步內(nèi)容，反映工步順序，是編程的重要依據(jù)之一。工步劃分與安排容，反映工步順序，是編程的重要依據(jù)之一。工步劃分與安排根

22、據(jù)走刀路線進行。確定走刀路線應(yīng)注意：根據(jù)走刀路線進行。確定走刀路線應(yīng)注意： 1）加工路線應(yīng)保證被加工零件的精度和表面粗糙）加工路線應(yīng)保證被加工零件的精度和表面粗糙度；度； 2）數(shù)值計算簡單，以減少編程工作量；）數(shù)值計算簡單，以減少編程工作量； 3）使加工使加工路線最短路線最短 4）加工后變形較小的路線。例如細長軸或薄板零）加工后變形較小的路線。例如細長軸或薄板零件，采用多次走刀加工。件，采用多次走刀加工。 確定加工路線，還考慮加工余量和機床、確定加工路線，還考慮加工余量和機床、刀具剛度，確定一次走刀還是多次走刀，刀具剛度，確定一次走刀還是多次走刀，順銑順銑還是逆銑還是逆銑； 盡量減少在輪廓加工

23、切削過程中的盡量減少在輪廓加工切削過程中的暫停暫停（切削力突然變化造成彈性變（切削力突然變化造成彈性變形），以免留下刀痕。形），以免留下刀痕。順銑順銑 逆銑逆銑 在銑削加工中，在銑削加工中，銑刀切入工件時切銑刀切入工件時切削速度方向與工件進給方向相同削速度方向與工件進給方向相同。用于當(dāng)工件表面無硬皮、機床進給用于當(dāng)工件表面無硬皮、機床進給機構(gòu)無間隙、精銑加工的場合。機構(gòu)無間隙、精銑加工的場合。在銑削加工中，在銑削加工中，銑刀切入工件時切銑刀切入工件時切削速度方向與工件進給方向削速度方向與工件進給方向相反。相反。用于當(dāng)工件表面有硬皮、機床進給用于當(dāng)工件表面有硬皮、機床進給機構(gòu)間隙較大、粗銑加工的

24、場合。機構(gòu)間隙較大、粗銑加工的場合。 由于數(shù)控機床傳動采用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，其進給傳動由于數(shù)控機床傳動采用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，其進給傳動間隙很小，間隙很小，順銑的工藝性優(yōu)于逆銑順銑的工藝性優(yōu)于逆銑。(a) (b)圓柱銑的順銑和逆銑a 逆銑 b 順銑 1）銑削平面零件）銑削平面零件，一般采用立銑刀側(cè)刃，一般采用立銑刀側(cè)刃進行切削。為減少接刀痕跡，進行切削。為減少接刀痕跡，銑刀的切銑刀的切入和切出點要精心設(shè)計入和切出點要精心設(shè)計：切入與切出應(yīng)：切入與切出應(yīng)沿零件輪廓曲線的延長線進行。沿零件輪廓曲線的延長線進行。內(nèi)輪廓銑削的加工路線內(nèi)輪廓銑削的加工路線外輪廓銑削的加工路線外輪廓銑削的加工路線應(yīng)盡量避免在連續(xù)幾

25、何圖素的中間切入雖然是兩幾何圖素的交點，但在這里刀具沿切線方向切出后將影響已加工表面精度可沿圖形輪廓切向切入切出，且保證輪廓封閉（2）槽形銑削，若為通槽，可采用行切法來回銑切，走刀換向在工件外部進行。若為封閉凹槽，可有圖示(b)、(c)、(d)三種走刀方案：行切法，差；環(huán)切法，行切法，差；環(huán)切法，中（粗加工）；先行后環(huán)，好（精加工）中（粗加工）；先行后環(huán)，好（精加工）(b)：行切法， (c)：環(huán)切法；(d)為先用行切法，最后用環(huán)切法一刀光整輪廓表面。 a)行切法 b)環(huán)切法 c)先行后環(huán)（4）孔加工時：按照加工路線短或者加工精度高的原則進行。對點位控制機床，只要求定位精度較高，定位過程盡可能快

26、，而刀具相對于工件的運動路線無關(guān)緊要。因此，這類機床應(yīng)按空程最短來安排加工路線。c)路線2b)路線1a)零件圖樣圖39 點位加工路線P564321XY對刀點(b)對刀點YX(a)123456（b）好：方向一致，可避免引入反向間隙。 （5）對于曲面銑削，常用球頭銑刀采用“行切法”進行加工。如圖310所示大葉片類零件，當(dāng)采用沿縱向來回切削的加工路線時，每次沿母線方向加工，刀位點計算簡單，程序少，加工過程符合直紋面的形成，可以準(zhǔn)確保證母線的直線度。當(dāng)采用沿橫向來回切削的加工路線時，符合這類零件數(shù)據(jù)給出情況，便于加工后的檢驗，葉形準(zhǔn)確度高，但程序較多。YXOYZXYZXZYZXZXX（ 平 面 曲 線

27、 ）（ 空 間 曲 線 ）切 削 點 軌 跡擺 角 聯(lián) 動切 削 點 軌 跡刀 心 軌 跡（ 平 面 曲 線 ）刀 心 軌 跡（ 空 間 曲 線 ）Y(b )( a)兩 維 半 坐 標(biāo) 加 工(a)三 坐 標(biāo) 加 工(b)Py zPy z四 坐 標(biāo) 加 工(c)刀心軌跡(平面曲線)切削點軌跡(空間曲線)Pyz刀心軌跡(空間曲線)Pyz切削點軌跡(平面曲線)XO擺角聯(lián)動(a)(b)(a)(b)(c)XYZXYZXYZXYZXZYYXOYZXYZXZYZXZXX（ 平 面 曲 線 ）（ 空 間 曲 線 ）切 削 點 軌 跡擺 角 聯(lián) 動切 削 點 軌 跡刀 心 軌 跡（ 平 面 曲 線 ）刀 心

28、軌 跡（ 空 間 曲 線 ）Y(b )( a)兩 維 半 坐 標(biāo) 加 工(a)三 坐 標(biāo) 加 工(b)Py zPy z四 坐 標(biāo) 加 工(c)刀心軌跡(平面曲線)切削點軌跡(空間曲線)Pyz刀心軌跡(空間曲線)Pyz切削點軌跡(平面曲線)XO擺角聯(lián)動(a)(b)(a)(b)(c)XYZXYZXYZXYZXZY總的原則總的原則：保證加工表面的加工精度和表面粗保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。糙度的要求。數(shù)控車數(shù)控車適合于加工形狀比較復(fù)雜的軸類零件和由復(fù)雜適合于加工形狀比較復(fù)雜的軸類零件和由復(fù)雜曲線回轉(zhuǎn)形成的模具內(nèi)型腔，曲線回轉(zhuǎn)形成的模具內(nèi)型腔，立式數(shù)控銑立式數(shù)控銑適合于加工平面凸輪、樣板

29、、形狀復(fù)雜的適合于加工平面凸輪、樣板、形狀復(fù)雜的平面或立體零件，以及模具的內(nèi)、外型腔等。平面或立體零件，以及模具的內(nèi)、外型腔等。臥式數(shù)控銑臥式數(shù)控銑則適合于加工箱體、泵體、殼體類零件。則適合于加工箱體、泵體、殼體類零件。多坐標(biāo)聯(lián)動的加工中心多坐標(biāo)聯(lián)動的加工中心還可以用于加工各種復(fù)雜的曲還可以用于加工各種復(fù)雜的曲線、曲面、葉輪、模具等。線、曲面、葉輪、模具等。 2、選擇數(shù)控加工方法（1）旋轉(zhuǎn)體零件的加工 數(shù)控車床或數(shù)控磨床來加工 車削零件毛坯多為棒料或鍛坯，加工余量較大且不均勻，因此在編程中，粗車的加工路線往往是要考慮的主要問題。（2）孔系零件的加工 孔數(shù)多，孔位置精度要求較高，宜采用點位直線控

30、制的數(shù)控鉆與鏜床加工。減輕工人勞動強度、提高生產(chǎn)率，易于保證精度。 （3）平面與曲面輪廓零件的加工 平面輪廓多為直線和圓弧組成，兩坐標(biāo)聯(lián)動的銑床上加工。 曲面輪廓的零件，多采用三個或三個以上坐標(biāo)聯(lián)動的銑床或加工中心。（4）模具型腔的加工 型腔表面復(fù)雜、不規(guī)則，表面質(zhì)量及尺寸精度要求高，且常采用硬、韌的難加工材料，此時考慮選用粗銑后數(shù)控電火花成形加工。 （5）板材零件的加工 該類零件根據(jù)零件形狀采用數(shù)控剪板機，數(shù)控板料折彎機及數(shù)控沖壓機加工。 傳統(tǒng)沖壓工藝是按模具生產(chǎn)工件的形狀，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易磨損，價格昂貴，生產(chǎn)率低。 數(shù)控沖壓設(shè)備，能使加工過程按程序要求自動控制，采用小模具沖壓加工形狀復(fù)雜的

31、大工件，一次裝夾集中完成多工序加工。 采用軟件排樣，即能保證加工精度，又能獲得高的材料利用率。 （6）平板形零件的加工 選數(shù)控電火花線切割機床加工，工件內(nèi)側(cè)角部的最小半徑由金屬絲直徑限制外，任何復(fù)雜的內(nèi)外側(cè)形狀都可以加工。 2切削用量的確定切削用量的確定 切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速(切削速度)、背吃刀量和進給量。對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量，并應(yīng)編入程序單內(nèi)。 合理選擇切削用量的原則是，粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟性和加工成本，通常選擇較大的背吃刀量和進給量，采用較低的切削速度；半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本，通常選擇較小

32、的背吃刀量和進給量，并選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機床說明書、切削用量手冊并結(jié)合經(jīng)驗而定。 (1) 背吃刀量阿ap (mm)，亦稱切削深度。主要根據(jù)機床、夾具、刀具和工件的剛度來決定。在剛度允許的情況下，應(yīng)以最少的進給次數(shù)切除加工余量，最好一次切除余量，以便提高生產(chǎn)效率。精加工時，則應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)率。在數(shù)控機床上，精加工余量可小于普通機床，一般取(0.20.5) mm。 (2) 主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)主要根據(jù)允許的切削速度c(m/min)選取。 D v1000Cn式中： vc切削速度，由刀具的耐用度決定；

33、 D工件或刀具直徑(mm)。 主軸轉(zhuǎn)速n要根據(jù)計算值在機床說明書中選取標(biāo)準(zhǔn)值，并填入程序單中。 (3) 進給量(進給速度)f(mm/min或mm/r)是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件材料性質(zhì)選取。最大進給量則受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制并與脈沖當(dāng)量有關(guān)。 當(dāng)加工精度、表面粗糙度要求高時，進給速度(進給量)應(yīng)選小些，一般在2050 mm/min范圍內(nèi)選取。粗加工時，為縮短切削時間，一般進給量就取得大些。工件材料較軟時，可選用較大的進給量；反之，應(yīng)選較小的進給量。 車、銑、鉆等加工方式下的切削用量可參考表1-2、1-3、1-4和1-5選取。表表

34、1-2 數(shù)控車削用量推薦表數(shù)控車削用量推薦表工件材料 加工方式 背吃刀量/mm 切削速度/(m/min) 進給量/(mm/r) 刀具材料 粗加工 57 6080 0.20.4 粗加工 23 80120 0.20.4 精加工 0.20.3 120150 0.10.2 車螺紋 70100 導(dǎo)程 YT 類 鉆中心孔 500800 r/min 鉆 孔 30 0.10.2 W18Cr4V 碳素鋼 b600 MPa 切斷(寬度 5 mm) 70110 0.10.2 YT 類 粗加工 23 5080 0.20.4 精加工 0.10.15 60100 0.10.2 合金鋼 b=1470 MPa 切斷(寬度 5

35、 mm) 4070 0.10.2 YT 類 粗加工 23 5070 0.20.4 精加工 0.10.15 70100 0.10.2 鑄 鐵 200 HBS 以 下 切斷(寬度 5 mm) 5070 0.10.2 YG 類 粗加工 23 6001000 0.20.4 精加工 0.20.3 8001200 0.10.2 鋁 切斷(寬度 5 mm) 6001000 0.10.2 YG 類 粗加工 24 400500 0.20.4 精加工 0.10.15 450600 0.10.2 黃銅 切斷(寬度 5 mm) 400500 0.10.2 YG 類 表表1-3 銑刀的切削速度銑刀的切削速度 (m/mi

36、n)銑 刀 材 料 工 件 材 料 碳素鋼 高速鋼 超高速鋼 Stellite YT YG 鋁 75150 150300 240460 300600 黃銅 1225 2050 4575 100180 青銅(硬) 1020 2040 3050 60130 青銅(最硬) 1015 1520 4060 鑄鐵(軟) 1012 1525 1835 2840 75100 鑄鐵(硬) 1015 1020 1828 4560 鑄鐵(冷硬) 1015 1228 3060 可鍛鑄鐵 1015 2030 2540 3545 75110 銅(軟) 1014 1828 2030 4575 銅(中) 1015 1525

37、1828 4060 銅(硬) 1015 1220 3045 表表1-4 銑刀進給量銑刀進給量 (mm/每齒) 工件材料 圓柱 銑刀 面銑刀 立銑刀 桿銑刀 成形銑刀 高速鋼 嵌齒銑刀 硬質(zhì)合金 嵌齒銑刀 鑄鐵 0.2 0.2 0.07 0.05 0.04 0.3 0.1 軟(中硬)鋼 0.2 0.2 0.07 0.05 0.04 0.3 0.09 硬鋼 0.15 0.15 0.06 0.04 0.03 0.2 0.08 鎳鉻鋼 0.1 0.1 0.05 0.02 0.02 0.15 0.06 高鎳鉻鋼 0.1 0.1 0.04 0.02 0.02 0.1 0.05 可鍛鑄鐵 0.2 0.15

38、0.07 0.05 0.04 0.3 0.09 鑄鐵 0.15 0.1 0.07 0.05 0.04 0.2 0.08 青銅 0.15 0.15 0.07 0.05 0.04 0.3 0.1 黃銅 0.2 0.2 0.07 0.05 0.04 0.3 0.21 鋁 0.1 0.1 0.07 0.05 0.04 0.2 0.1 Al-Si合金 0.1 0.1 0.07 0.05 0.04 0.18 0.08 Mg-Al-Zn 合金 0.1 0.1 0.07 0.04 0.03 0.15 0.08 Al-Cu-Mg 合金 Al-Cu-Si合金 0.15 0.1 0.07 0.05 0.04 0.2

39、 0.1 表表1-5 高速鋼鉆頭的切削用量高速鋼鉆頭的切削用量 (v：m/mm，f：mm/r)鉆頭直徑 (mm) 25 611 1218 1925 2650 工件 材料 b (MPa) v f v f v f v f v f 490 2025 0.1 2025 0.2 3035 0.2 3035 0.3 2530 0.4 490686 2025 0.1 2025 0.2 2025 0.2 2530 0.2 25 0.2 686882 1518 0.05 1518 0.1 1518 0.2 1822 0.3 1520 0.35 鋼 8821078 1014 0.05 1014 0.1 1218

40、0.15 1620 0.2 1416 0.3 118176 2530 0.1 3040 0.2 2530 0.35 20 0.6 20 1.0 鑄鐵 176294 1518 0.1 1418 0.15 1620 0.2 16 0.3 1618 0.4 黃銅 軟 50 0.05 50 0.15 50 0.3 50 0.45 50 青銅 軟 35 0.05 35 0.1 35 0.2 35 0.35 35 （1）背吃刀量ap（切削深度）根據(jù)加工余量來確定 粗加工（Ra1080）： 一次盡量切削所有余量 半精加工（Ra1.2510）：ap0.52mm 精加工 （Ra0.321.25）：ap0.20.

41、4mm（2）進給量f（進給速度Vf） Vf= fn=fzzn 粗加工：根據(jù)加工材料，刀具尺寸，ap來確定 半精加工、精加工：根據(jù)工件材料和切削速度來確定 如：精銑 2025mm/min Vf 精車 0.10.2mm/r f（3）切削速度Vc（主軸轉(zhuǎn)速n） 根據(jù)選定的ap ,f以及刀具耐用度選擇切削速度 n=1000Vc/D2.2.1 數(shù)控銑削加工工藝分析5. 切削用量的選擇銑削加工的切削用量包括：切削速度、進給速度、背吃刀量或側(cè)吃刀量。較高的切削速度、較小的背吃刀量和進給量，可以獲得較好的表面粗糙度。合理的恒切削速度、較小的背吃刀量和進給量可以得到較高的加工精度。影響切削用量的因素主要有：機床

42、功率以及主軸轉(zhuǎn)速范圍、進給速度范圍；機床的剛性、熱穩(wěn)定性，剛性好，熱變形小，可適當(dāng)加大切削用量；刀具材料是影響切削用量的重要因素；冷卻條件等。因此應(yīng)根據(jù)刀具的耐用度和機床說明書中的規(guī)定去選擇切削用量。從刀具耐用度出發(fā)，切削用量的選擇方法是：先選擇背吃刀量或側(cè)吃刀量，其次選擇切削速度，最后確定進給速度。 3.5.2 3.5.2 對刀點和換刀點的確定對刀點和換刀點的確定u對刀點與換刀點的確定對刀點與換刀點的確定H對刀點：是數(shù)控加工時刀具相對運動的起點，對刀點：是數(shù)控加工時刀具相對運動的起點， 也是程序的起點。也是程序的起點。H刀位點：是指確定刀具位置的基準(zhǔn)點。刀位點：是指確定刀具位置的基準(zhǔn)點。H換

43、刀點：是轉(zhuǎn)換刀位置的基準(zhǔn)點。換刀點：是轉(zhuǎn)換刀位置的基準(zhǔn)點。平頭立銑刀平頭立銑刀球頭銑刀球頭銑刀鉆頭鉆頭車刀、鏜刀車刀、鏜刀 3.6 3.6 程序編制中的數(shù)學(xué)處理程序編制中的數(shù)學(xué)處理 根據(jù)被加工零件圖樣，按照已經(jīng)確定的加工工藝路線和允根據(jù)被加工零件圖樣，按照已經(jīng)確定的加工工藝路線和允許的編程誤差，計算數(shù)控系統(tǒng)所需要輸入的數(shù)據(jù)，稱許的編程誤差，計算數(shù)控系統(tǒng)所需要輸入的數(shù)據(jù)，稱為數(shù)學(xué)為數(shù)學(xué)處理處理。 數(shù)學(xué)處理一般包括兩個內(nèi)容：數(shù)學(xué)處理一般包括兩個內(nèi)容： 根據(jù)零件圖樣給出的形狀，尺寸和公差等直接通過根據(jù)零件圖樣給出的形狀，尺寸和公差等直接通過數(shù)數(shù)學(xué)方法學(xué)方法（如三角、幾何與解析幾何法等），計算出編程時

44、所（如三角、幾何與解析幾何法等），計算出編程時所需要的有關(guān)各點的坐標(biāo)值需要的有關(guān)各點的坐標(biāo)值。 零件圖給出的條件不足，根據(jù)所采用加工條件，對零零件圖給出的條件不足，根據(jù)所采用加工條件，對零件原圖形及有關(guān)尺寸件原圖形及有關(guān)尺寸進行必要的數(shù)學(xué)處理或改動進行必要的數(shù)學(xué)處理或改動，才可進行，才可進行各點的坐標(biāo)計算和編程工作。各點的坐標(biāo)計算和編程工作。 實際加工輪廓線實際加工輪廓線刀位點實際運動刀位點實際運動軌跡軌跡XYO 3.6.2 3.6.2 數(shù)控處理的任務(wù)數(shù)控處理的任務(wù) 數(shù)值計算主要內(nèi)容為： 1）基點和節(jié)點的計算 2）刀位點軌跡的計算 3）輔助計算 3.6.2 3.6.2 數(shù)控處理的任務(wù)數(shù)控處理的

45、任務(wù) 零件的輪廓是由許多不同的幾何要素所組成，如零件的輪廓是由許多不同的幾何要素所組成，如直線、圓弧、二次曲線等，直線、圓弧、二次曲線等，各幾何要素之間的連接點各幾何要素之間的連接點稱為基點。稱為基點。基點坐標(biāo)是編程中基點坐標(biāo)是編程中必需的重要數(shù)據(jù)必需的重要數(shù)據(jù)。A A、B B、C C、D D、E E為為基點?；c。 數(shù)控系統(tǒng)一般只能作直線插補和圓弧插補的切削運動。如果工數(shù)控系統(tǒng)一般只能作直線插補和圓弧插補的切削運動。如果工件輪廓是非圓曲線，數(shù)控系統(tǒng)就無法直接實現(xiàn)插補，而需要通件輪廓是非圓曲線，數(shù)控系統(tǒng)就無法直接實現(xiàn)插補，而需要通過一定的數(shù)學(xué)處理。數(shù)學(xué)處理的方法是，用直線段或圓弧段去過一定的數(shù)

46、學(xué)處理。數(shù)學(xué)處理的方法是，用直線段或圓弧段去逼近非圓曲線，逼近線段與被加工曲線交點稱為逼近非圓曲線，逼近線段與被加工曲線交點稱為節(jié)點節(jié)點。例如，對下圖所示的曲線用直線逼近時，其交點例如，對下圖所示的曲線用直線逼近時，其交點A、B、C、D、E、F等即為節(jié)點。等即為節(jié)點。 零件輪廓零件輪廓系統(tǒng)插補功能，如：橢圓、雙曲線、拋物線等。系統(tǒng)插補功能，如：橢圓、雙曲線、拋物線等。被加工曲線被加工曲線逼近線段逼近線段交點節(jié)點交點節(jié)點零件輪廓系統(tǒng)插補功能零件輪廓系統(tǒng)插補功能節(jié)點基點節(jié)點基點2 刀位點軌跡的計算刀位點是標(biāo)志刀具所處不同位置的坐標(biāo)點，不同類型的刀具刀位點不同數(shù)控系統(tǒng)控制刀位點運動軌跡，零件輪廓由刀

47、具的切削刃加工出來刀位點與切削刃一般不重合，編程軌跡與零件輪廓不重合 半徑補償與長度補償：使刀位點按一定的規(guī)則自動偏離編程軌跡，實現(xiàn)正確加工3 輔助計算輔助計算包括增量計算、輔助程序段的數(shù)值計算等 增量計算增量計算-由絕對坐標(biāo)數(shù)據(jù)到增量坐標(biāo)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換； 輔助程序段輔助程序段是指開始加工時，刀具從對刀點到切入點，或加工完了時，刀具從切出點返回到對刀點而特意安排的程序段-切入點和切出點等的計算；輔助計算比較簡單。方法：方法：聯(lián)立方程組；聯(lián)立方程組； 幾何元素間的三角函數(shù)關(guān)系。幾何元素間的三角函數(shù)關(guān)系。222301480YXkXY 615301.tantantantan)tan(k222301480

48、YXXY61530.（64.2786，39.5507）（64.2786，51.5507）3.6.3 數(shù)控處理的方法數(shù)控處理的方法數(shù)控加工中把除直線與圓弧以外的平面輪廓曲線稱為數(shù)控加工中把除直線與圓弧以外的平面輪廓曲線稱為可用方程表達的曲線可用方程表達的曲線列表曲線列表曲線數(shù)學(xué)處理較簡單，數(shù)學(xué)處理較簡單，但計算的坐標(biāo)數(shù)據(jù)較多，且各直但計算的坐標(biāo)數(shù)據(jù)較多，且各直線段間連接處存在尖角，不利于線段間連接處存在尖角，不利于加工表面質(zhì)量的提高。加工表面質(zhì)量的提高?？纱蟠鬁p少程序段可大大減少程序段數(shù)目，相鄰圓弧彼此相切，工件數(shù)目，相鄰圓弧彼此相切，工件表面光滑，有利于加工表面質(zhì)量表面光滑，有利于加工表面質(zhì)量的提高，但其數(shù)學(xué)處理過程比的提高，但其數(shù)學(xué)處理過程比復(fù)雜。復(fù)雜。一般地，對于曲率半徑較大的曲線用直線逼近；一般地，對于曲率半徑較大的曲線用直線逼近；反之，曲率半徑較小的曲線可用圓弧逼近。反之，曲率半徑較小的曲線可用圓弧逼近。常用的非圓曲線逼近方法：直線段逼近直線段逼近和圓弧段逼近圓弧段逼近。數(shù)值計算過程：數(shù)值計算過程：選擇逼近方法選擇逼近方法確定允許的插補誤差，確定允許的插補誤差，允